一種即熱式陶瓷加熱管及加工工藝的制作方法
【專利摘要】一種即熱式陶瓷加熱管，包括陶瓷棒和電阻膜，所述電阻膜以氧化鋁生瓷片作為基片，并在基片上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜，所述鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極；所述氧化鋁生瓷片包覆于所述陶瓷棒的外部，且與所述陶瓷棒共燒形成整體，即熱式陶瓷加熱管在制備時(shí)，需要首先制備陶瓷棒和電阻膜，再將電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、共燒成型。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，升溫速度快，加熱均勻，使用安全，耐腐蝕、環(huán)保節(jié)能。
【專利說明】一種即熱式陶瓷加熱管及加工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷加熱器，具體涉及一種即熱式陶瓷加熱管及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有使用的普通銅加熱管、蓄水加熱器、燃?xì)饧訜崞鞯冉Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，升溫速度慢，安全性能低，且能量消耗大，環(huán)保性能差。陶瓷加熱器是一種高效熱分布均勻的加熱器，能夠確保熱面溫度均勻，消除了設(shè)備的熱點(diǎn)及冷點(diǎn)，且具有長壽命、保溫性能好、機(jī)械性能強(qiáng)、耐腐蝕、抗磁場等優(yōu)點(diǎn)。因此有必要設(shè)計(jì)一種即熱式陶瓷加熱器，對流經(jīng)陶瓷管內(nèi)的水流進(jìn)行加熱，供給加熱管熱水器使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種即熱式陶瓷加熱管及加工工藝，從而解決上述【背景技術(shù)】中的問題。
[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種即熱式陶瓷加熱管，包括陶瓷棒和電阻膜，所述電阻膜以氧化鋁生瓷片作為基片，并在基片上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜，所述鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極；所述氧化鋁生瓷片包覆于所述陶瓷棒的外部，且與所述陶瓷棒共燒形成整體。
[0005]作為一種改進(jìn)，所述陶瓷棒上設(shè)置有陶瓷法蘭。
[0006]一種即熱式陶瓷加熱管的加工工藝，包括如下步驟。
[0007]S1.陶瓷棒制備
所述陶瓷棒包括以下重量份的原料:
α -氧化招93.5
蘇州土 1.55
碳酸鈣和SiO2混合物 2.65
氧化釔 0.3
氧化鋯2
以上原料混合球磨后添加11.3重量份的蠟在60°C的溫度下熱壓成型、1350°C下素?zé)秊樗鎏沾砂簟?br> [0008]顯然，所述陶瓷棒制備時(shí)，還需要采用到其他的工藝步驟，整體流程為:原料處理一烘烤一配料一球磨一加蠟攪拌一制蠟餅一成型一坯件檢驗(yàn)一排蠟素?zé)话氤善窓z驗(yàn)。
[0009]S2.電阻膜制備
電阻膜的氧化鋁生瓷片包括以下重量份的原料:
α -氧化鋁93-96
蘇州土 1-2
碳酸鈣1-3
粘合劑2-3 先在上述原料粉料中加入15重量份的去離子水、12重量份的二氧化鋯及7.5重量份的瓷料進(jìn)行第一次混磨，得到漿料，漿料球磨6h后過270目篩，再在10-20°C冷藏的漿料中加入10重量份的二甲苯/正丁醇混合劑進(jìn)行第二次球磨18小時(shí)，并加入除泡劑進(jìn)行真空攪拌30分鐘，除泡，按常規(guī)工藝流延成型制成氧化鋁生瓷片。
[0010] 所述粘合劑包括聚乙烯醇。
[0011 ] 所述除泡劑包括磷酸三丁酯。
[0012]所述瓷料為市售，例如濟(jì)源市更新瓷料有限公司生產(chǎn)的瓷料。
[0013]整體流程為:粘合劑配置一漿料配置一滾磨一冷藏一球磨一真空除泡一流延成型一切片一檢驗(yàn)。
[0014]以氧化鋁生瓷片為基片，在其上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜。
[0015]S3.陶瓷棒與電阻膜結(jié)合
將制得的氧化鋁生瓷片基片電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、然后在1500°C溫度下共燒，使兩者結(jié)合一體。
[0016]顯然，本發(fā)明還需要經(jīng)過后續(xù)的檢驗(yàn)、安裝陶瓷法蘭、將鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極、測試以及包裝入庫等步驟，因?yàn)樯鲜霾襟E均采用常規(guī)工藝，在此不做贅述。
[0017]本發(fā)明中，所述陶瓷棒的晶相變?yōu)閯傆?、莫來石、ZrO2晶粒。
[0018]作為一種改進(jìn)，控制所述陶瓷棒中的晶相生長，所述陶瓷棒中剛玉和所述莫來石的晶相重量比例為3 所述剛玉的晶相重量不超過陶瓷棒重量的55%,所述莫來石的晶相重量不少于陶瓷棒重量的10%,所述ZrO2晶粒的晶相重量為陶瓷棒重量的1-10%,因而陶瓷棒具有優(yōu)良的燒結(jié)性能和熱膨脹系數(shù)。
[0019]本發(fā)明中，在氧化鋁生瓷片制備中摻雜10重量份的混合溶劑二甲苯/正丁醇，漿料的潤濕性能最好，漿料的懸浮性能和流變性能最佳。
[0020]本發(fā)明提供的陶瓷棒中，剛玉的晶粒尺寸1_2μπι，莫來石為針狀，長不大于IOum0剛玉和莫來石為主晶相，ZrO2S次晶相，針狀的莫來石晶交織成網(wǎng)狀，成為瓷質(zhì)的晶體骨架，剛玉和ZrO2晶粒均勻分布于瓷體中。由于在不同溫度下，ZrO2以三種同質(zhì)異形體存在，即立方晶系、四方晶系、單斜晶系，單斜晶系和四方晶系的轉(zhuǎn)化伴隨有1%的體積變化，加熱時(shí)由單斜轉(zhuǎn)H1-ZrO2變?yōu)樗姆絫-Zr02，體積收縮，冷卻時(shí)由t_Zr02轉(zhuǎn)變?yōu)镠1-ZrO2體積膨脹。但這種收縮與膨脹并不發(fā)生在同一溫度，前者約在1200°C，后者約在1000°C，因此，為了得到ZrO2相變增韌及優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)明人設(shè)計(jì)了最低共熔點(diǎn)燒成溫度在1350°C，并添加0.3%氧化釔做燒結(jié)助劑，這樣能保證ZrO2都轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较鄑-Zr02，燒成后當(dāng)溫度降至1000°C時(shí)，瓷體中的玻璃相已經(jīng)穩(wěn)固，t-Zr02顆粒彌散在瓷質(zhì)基體中，由于兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)，t-Zr02晶梯粒周圍則有不同的受力情況，當(dāng)它受到基體的壓抑，ZrO2的相變也將受到壓制，從而達(dá)到配方設(shè)計(jì)目的，且靈活互動(dòng)。從而開創(chuàng)制備95%氧化鋁陶瓷即熱棒的低溫配方和低溫?zé)Y(jié)新工藝，并能與鎢金屬漿料相匹配。
[0021]本發(fā)明電阻膜的氧化鋁生瓷片制備過程中，混合溶劑二甲苯/正丁醇對粉料的潤濕性能最好，粉體的懸浮性能和漿料流變性能最佳，從而制備出適合流延和大功率電路用絕緣基板的氧化鋁生瓷片。該瓷片制備方法不僅工藝簡化，成分易控制，而且燒結(jié)時(shí)的密度快速增長移向較高溫度，有利于燒盡來自生片和漿料的有機(jī)物和降低基片的高溫變形。同時(shí)，該氧化鋁生瓷片具有適中的介電常數(shù)、較低的介電損耗、較小的溫度系數(shù)等特性，能滿足陶瓷介質(zhì)及其他功率電路板使用性能及工藝要求。
[0022]由于采用了以上結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積?。簧郎厮俣瓤?，加熱溫度最高可達(dá)950°C ;加熱均勻，散熱快；發(fā)熱時(shí)無明火，使用安全；發(fā)熱電路與空氣隔絕，元件耐酸堿及其他腐蝕性物質(zhì)；元件本身及生產(chǎn)過程符合環(huán)保要求；不含鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚溴二苯醚、苯等有害物質(zhì)，符合歐盟(ROHS及WEEE)的環(huán)保要求。
[0023]本發(fā)明安全、環(huán)保、節(jié)能、市場前景大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1.陶瓷棒，2.電阻膜，3.氧化鋁生瓷片，4.鎢金屬發(fā)熱電路膜，5.外電極，
6.陶瓷法蘭。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]參見圖1，一種即熱式陶瓷加熱管，包括陶瓷棒I和電阻膜2，所述電阻膜2以氧化鋁生瓷片3作為基片，并在基片上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜4，所述鎢金屬發(fā)熱電路膜4釬焊引出外電極5 ;所述氧化鋁生瓷片3包覆于所述陶瓷棒I的外部，且與所述陶瓷棒I共燒形成整體。
[0027]本發(fā)明中，所述陶瓷棒I上設(shè)置有陶瓷法蘭6。
[0028]實(shí)施例1
一種即熱式陶瓷加熱管的加工工藝，包括如下步驟:
51.陶瓷棒制備
所述陶瓷棒包括以下原料:
α -氧化招93.5kg
蘇州土 1.55kg
碳酸I丐和SiO2混合物 2.65kg
氧化乾 0.3kg
氧化鋯2kg
工藝步驟的整體流程為:原料處理一烘烤一配料一球磨一加蠟攪拌一制蠟餅一成型一還件檢驗(yàn)一排臘素?zé)话氤善窓z驗(yàn)，其中，原料混合球磨后添加11.3kg的臘在60°C的溫度下熱壓成型、1350°C下素?zé)秊樗鎏沾砂簦?br> 52.電阻膜制備
電阻膜的氧化鋁生瓷片包括以下原料: α -氧化招93kg 蘇州土 Ikg 碳酸韓Ikg 粘合劑聚乙烯醇2kg 先在上述原料粉料中加入15kg的去離子水、12kg的二氧化鋯及7.5kg的瓷料進(jìn)行第一次混磨，得到漿料，漿料球磨6h后過270目篩，再在10°C冷藏的漿料中加入10重量份的二甲苯/正丁醇混合劑進(jìn)行第二次球磨18小時(shí)，并加入除泡劑磷酸三丁酯進(jìn)行真空攪拌30分鐘，除泡，按常規(guī)工藝流延成型制成氧化鋁生瓷片；整體流程為:粘合劑配置一衆(zhòng)料配置一滾磨一冷藏一球磨一真空除泡一流延成型一切片一檢驗(yàn)；然后以氧化鋁生瓷片為基片，在其上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜；
S3.陶瓷棒與電阻膜結(jié)合
將制得的氧化鋁生瓷片基片電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、然后在1500°C溫度下共燒，使兩者結(jié)合一體。
[0029]最后經(jīng)過后續(xù)的檢驗(yàn)、安裝陶瓷法蘭、將鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極、測試,最終包裝入庫。
[0030]本實(shí)施例生產(chǎn)的陶瓷棒的晶相變?yōu)閯傆?、莫來石、ZrO2晶粒，所述陶瓷棒中剛玉和所述莫來石的晶相重量比例為3 所述剛玉的晶相重量為陶瓷棒重量的55%,所述莫來石的晶相重量為陶瓷棒重量的10%,所述ZrO2晶粒的晶相重量為陶瓷棒重量的1%,陶瓷棒具有優(yōu)良的燒結(jié)性能和熱膨脹系數(shù)。
[0031]實(shí)施例2
一種即熱式陶瓷加熱管的加工工藝，包括如下步驟:
51.陶瓷棒制備
所述陶瓷棒包括以下原料:
α -氧化招93.5kg
蘇州土 1.55kg
碳酸I丐和SiO2混合物 2.65kg
氧化乾 0.3kg
氧化鋯2kg
工藝步驟的整體流程為:原料處理一烘烤一配料一球磨一加蠟攪拌一制蠟餅一成型一還件檢驗(yàn)一排臘素?zé)话氤善窓z驗(yàn)，其中，原料混合球磨后添加11.3kg的臘在60°C的溫度下熱壓成型、1350°C下素?zé)秊樗鎏沾砂簦?br> 52.電阻膜制備
電阻膜的氧化鋁生瓷片包括以下原料: α -氧化招96kg 蘇州土 2kg 碳酸韓3kg 粘合劑聚乙烯醇3kg
先在上述原料粉料中加入15kg的去離子水、12kg的二氧化鋯及7.5kg的瓷料進(jìn)行第一次混磨，漿料球磨6h后過270目篩，再在20°C冷藏的漿料中加入10重量份的二甲苯/正丁醇混合劑進(jìn)行第二次球磨18小時(shí)，并加入除泡劑磷酸三丁酯進(jìn)行真空攪拌30分鐘，除泡，按常規(guī)工藝流延成型制成氧化鋁生瓷片；整體流程為:粘合劑配置一漿料配置一滾磨一冷臧一球磨一真空除泡一流延成型一切片一檢驗(yàn)；然后以氧化招生瓷片為基片，在其上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜； S3.陶瓷棒與電阻膜結(jié)合
將制得的氧化鋁生瓷片基片電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、然后在1500°C溫度下共燒，使兩者結(jié)合一體。
[0032]最后經(jīng)過后續(xù)的檢驗(yàn)、安裝陶瓷法蘭、將鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極、測試,最終包裝入庫。
[0033]本實(shí)施例生產(chǎn)的陶瓷棒的晶相變?yōu)閯傆?、莫來石、ZrO2晶粒，所述陶瓷棒中剛玉和所述莫來石的晶相重量比例為3 所述剛玉的晶相重量為陶瓷棒重量的50%,所述莫來石的晶相重量為陶瓷棒重量的12%,所述ZrO2晶粒的晶相重量為陶瓷棒重量的10%,陶瓷棒具有優(yōu)良的燒結(jié)性能和熱膨脹系數(shù)。
[0034]實(shí)施例3
一種即熱式陶瓷加熱管的加工工藝，包括如下步驟:
51.陶瓷棒制備
所述陶瓷棒包括以下原料:
α -氧化招93.5kg
蘇州土 1.55kg
碳酸I丐和SiO2混合物 2.65kg
氧化乾 0.3kg
氧化鋯2kg
工藝步驟的整體流程為:原料處理一烘烤一配料一球磨一加蠟攪拌一制蠟餅一成型一還件檢驗(yàn)一排臘素?zé)话氤善窓z驗(yàn)，其中，原料混合球磨后添加11.3kg的臘在60°C的溫度下熱壓成型、1350°C下素?zé)秊樗鎏沾砂簦?br> 52.電阻膜制備
電阻膜的氧化鋁生瓷片包括以下原料:
α -氧化招95kg
蘇州土 1.5kg
碳酸韓2kg
粘合劑聚乙烯醇2.5kg
先在上述原料粉料中加入15kg的去離子水、12kg的二氧化鋯及7.5kg的瓷料進(jìn)行第一次混磨，漿料球磨6h后過270目篩，再在15°C冷藏的漿料中加入10重量份的二甲苯/正丁醇混合劑進(jìn)行第二次球磨18小時(shí)，并加入除泡劑磷酸三丁酯進(jìn)行真空攪拌30分鐘，除泡，按常規(guī)工藝流延成型制成氧化鋁生瓷片；整體流程為:粘合劑配置一漿料配置一滾磨一冷臧一球磨一真空除泡一流延成型一切片一檢驗(yàn)；然后以氧化招生瓷片為基片，在其上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜；
53.陶瓷棒與電阻膜結(jié)合
將制得的氧化鋁生瓷片基片電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、然后在1500°C溫度下共燒，使兩者結(jié)合一體。
[0035]最后經(jīng)過后續(xù)的檢驗(yàn)、安裝陶瓷法蘭、將鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極、測試,最終包裝入庫。
[0036]本實(shí)施例生產(chǎn)的陶瓷棒的晶相變?yōu)閯傆?、莫來石、ZrO2晶粒，所述陶瓷棒中剛玉和所述莫來石的晶相重量比例為3:1，所述剛玉的晶相重量為陶瓷棒重量的55%,所述莫來石的晶相重量為陶瓷棒重量的13%,所述ZrO2晶粒的晶相重量為陶瓷棒重量的8%,陶瓷棒具有優(yōu)良的燒結(jié)性能和熱膨脹系數(shù)。
[0037]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種即熱式陶瓷加熱管，包括陶瓷棒和電阻膜，其特征在于:所述電阻膜以氧化鋁生瓷片作為基片，并在基片上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜，所述鎢金屬發(fā)熱電路膜釬焊引出外電極；所述氧化鋁生瓷片包覆于所述陶瓷棒的外部，且與所述陶瓷棒共燒形成整體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種即熱式陶瓷加熱管，其特征在于:所述陶瓷棒上設(shè)置有陶瓷法蘭。
3.—種如權(quán)利要求1所述的即熱式陶瓷加熱管的加工工藝，其特征在于:包括如下步驟: 51.陶瓷棒制備 所述陶瓷棒包括以下重量份的原料: α -氧化招93.5 蘇州土 1.55 碳酸鈣和SiO2混合物 2.65 氧化釔 0.3 氧化鋯2 以上原料混合球磨后添加11.3重量份的蠟在60°C的溫度下熱壓成型、1350°C下素?zé)秊樗鎏沾砂簦? 52.電阻膜制備 電阻膜的氧化鋁生瓷片包括以下重量份的原料: α -氧化鋁93-96 蘇州土 1-2 碳酸鈣1-3 粘合劑2-3 先在上述原料粉料中加入15重量份的去離子水、12重量份的二氧化鋯及7.5重量份的瓷料進(jìn)行第一次混磨，漿料混磨6h后過270目篩，再在10-20°C冷藏的漿料中加入10重量份的二甲苯/正丁醇混合劑進(jìn)行第二次球磨18小時(shí)，并加入除泡劑進(jìn)行真空攪拌30分鐘，除泡，流延成型制成氧化鋁生瓷片；以氧化鋁生瓷片為基片，在其上印刷鎢金屬發(fā)熱電路膜； 53.陶瓷棒與電阻膜結(jié)合 將制得的氧化鋁生瓷片基片電阻膜包覆于所述陶瓷棒的外部，熱壓、然后在1500°C溫度下共燒，使兩者結(jié)合一體。
4.一種如權(quán)利要求3所述的即熱式陶瓷加熱管加工工藝，其特征在于:步驟S2中，所述粘合劑包括聚乙烯醇。
5.一種如權(quán)利要求3所述的即熱式陶瓷加熱管加工工藝，其特征在于:步驟S2中，所述除泡劑包括磷酸三丁酯。
【文檔編號】C04B35/622GK103582193SQ201210280046
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】劉文剛, 晏育權(quán), 劉賢香, 吳研, 劉輝 申請人:湖南省新化縣齊睿電子電器有限公司